2025

汽车铸件及其铸造技术发展趋势

作者：

丁以刚

汽车工业是铸造产业的主要服务对象，从技术角度说，铸造工艺几乎可以提供任何形式、结构、尺寸的汽车零件。基于此，在我国汽车工业飞速发展的当下，更应该重视汽车零部件铸造工艺的发展。近些年，汽车铸件的发展主要体现在以下几个方面：

1、集成化。汽车铸件的集成化是指利用铸造成形的优势,将传统生产工艺中的冲压、焊接、锻造以及铸造等工艺通过合理的设计实现结构的优化,最终实现集成零件的铸造成形。集成化的生产模式不仅可以提高铸件的质量,减少必要的加工生产流程,同时可以降低铸件的生产成本，提高汽车铸件生产制造的经济性。例如,直接在桥壳上铸造半轴套管一体化的桥壳铸件，代替焊接桥壳。随着大吨位压铸机的出现，汽车铸件的集成化工艺在有色合金铸件方面的发展优势更加明显，有色合金集成铸件尺寸明显大于黑色铸件，如特斯拉一体化压铸车身。

2、轻量化。轻量化是汽车生产的趋势之一,降低车辆的整体质量,对于提升汽车动力性能,减少燃料消耗具有积极作用，同时也可以减少汽车污染的排放,对生态文化的建设具有一定的推动作用,其中汽车铸件的轻量化是汽车轻量化的主要途径之一。

首先,针对汽车铸件的轻量化设计,需要满足铸件整体安全系数的需求,在进行铸件的轻量化设计的过程中,技术人员需要使用 CAE、拓扑优化等技术,对铸件进行优化设计需要保证铸件各个部位的应力值相近,每个部位的壁厚需要具有一定差异,实现各种不规则的异型截面。因此在设计时,设计人员需要对铸件进行应力分析,并根据力的分布,确定铸件的具体形状以及各部分的材料厚度。

其次,使用轻合金作为材料制作汽车铸件也是降低铸件质量的主要措施,常见的轻合金由铝、镁等,其中铝的密度约为钢的三分之一,具有较强的耐腐蚀性和延展性，而镁的密度更小,在高压的铸造条件下,具有较高的流动性,由于镁和铝强度和质量之比较高,可以有效减轻铸件的重量,但是由于铝镁等轻合金的造价远远高于钢铁材料,导致该项铸造工艺很难大规模的普及应用。

最后,强化铸造材料的性能,让单位重量的铸件可以承受更大的负荷,也是目前生产中常用的方式之一。汽车铸件中支架类的结构铸件占比较大,因此,该类型的铸件也是技术应用研发的重点之一,通过技术创新改变材料的显微组织,实现提高铸件强度、刚度以及韧性的目的,从而降低铸件的质量。现阶段通过合金化手段可在铸态条件下实现高强高韧球墨铸铁，相比于传统球墨铸铁材质,在强度和韧性上均有较大的提升。

3、数字化。汽车铸件的数字化铸造是指应用数字技术提升铸造水平,数字技术在使用过程中可以缩短铸件设计的周期和试制周期。目前,数字技术已经被广泛应用到汽车生产工艺中，在进行铸件结构设计以及铸造工艺的设计选择时,使用 Pro/E、UG等三维设计软件,可以提升设计环节的准确性,实现无纸化设计,而 ProCAST 以及华铸CAE等软件已经被应用在汽车铸件的设计模拟方面，可以对铸件的凝固过程、显微组织、材料成分以及材质性能等方面进行模拟,从而保证汽车铸件的设计和技术工艺具有较高的可行性。从汽车铸件的发展情况来看,数字化技术已经贯穿铸件设计、开发、试制、生产的各个环节,不仅提升了铸件的设计开发速度,同时也可以降低传统铸造工艺存在的弊端。

汽车行业的快速发展,要求汽车朝着高质量、高性能、轻量化、集成化、低消耗、低成本的方向发展。国内汽车铸件铸造技术未来发展方向包括：

1、以新型材料为突破口，基于“节能、减材、低耗、提质”的原则优化汽车零部件铸造工艺，前期以定向实验及相关课题方式展开探索。当前中国汽车零部件铸造过程中主要采用球化剂为添加剂，用于改善铸造材料的性能，缺陷是生产环境恶劣、对生态不友好。在我国开启“汽车量产化”的时代背景下，用内球化法取代球化剂，应用在球墨铸铁件的流水线生产上，可以有效解决以上问题。

2、以铸造工艺为着力点，显著提升汽车零部件铸造的综合性能。此举旨在解决汽车零部件铸件表面光洁度不足、尺寸精度误差大的缺陷，重点铸造工艺改进包括离心铸造、压铸等。

3、积极展开表面改性处理工艺的研发，如高频淬火、激光表面处理等，可以有效提高车辆零部件的耐磨性、耐疲性，将引领汽车经典零部件实现质的飞跃。

4、探索合成材料在铸造成形工艺中的应用，汽车零部件铸造不单单是铸造产业“分内之事”，也涉及到冶金、加工、材料等领域。从发展趋势看，车辆零部件铸造过程中对合成材料的应用越来越多，对于铸件减重、成本节约等具有积极意义。